交错并联Buck变换器在电源抗扰动技术中的应用.pdf

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1、炼油与化工2014年第1期REFININGANDCHEMICALINDUSTRY43交错并联Buck变换器在电源抗扰动技术中的应用刘庆鹏(大庆石化公司化工三厂，黑龙江大庆163714)摘要：交错并联变换器的主要特点是所用的变换器共用一个输出滤波器。在效率超过90％的前提下，输入、输出电容上的电流纹波小，负载变化时的动态响应更快，处理功率的能力更强。可以通过错相驱动每个并联变换器的控制信号来实现，使得有效开关频率得到提高，交错并联Buck变换器具有抵抗输入电压和负载扰动的能力，实现输出电压稳态无静差的要求。关键词：交错并联Buc变换器；抗扰动

2、；开关电源；仿真中图分类号：TM46文献标识码：B文章编号：1671—4962(2014)01—0043—02交错并联Buck变换器是由2个单独的Buck变为求模块并联后总的电流变化量，首先将。换器并联而成，并共用输出电容和负载n。输出电和JL叠加，可知叠加后电流为：容C的充电电流由相同的2个并联变换器的输出=2D)电感。和：提供，每个电感的充电电流来自于每个独立的变换器。见图1。为使其有意义，必须有：1—2D≥0，即D≤0．5)Q1儿]l土ILl2个CCM工作模式的交错并联Buck变换器并ID=c1I联后总输出电流脉动较单个模块减小很多，

3、总输一一llI上L：出电流脉动频率是单个Buck变换器模块的2倍。Q2]平DE基于以上分析，对于任意N个Buck变换器交错并联系统运行在CCM模式具有2个特点日。。图1交错并联Buck变换器(1)参数并联交错的模块数目越多，并联后总如果2个开关由相同的PWM信号驱动，那么的电流纹波较单一模块的纹波减小的越多，也即。和相当于并联，因此得到1个等效输出电感交错带来的效果越明显；更小的Buck变换器，只是每个开关中的流过的电(2)无论N为何值，当占空比D很小(接近于流只有一半；而如果驱动开关采用错相的PWM信零)或者很大(接近于1)的时候，交错带

4、来的降低号，PWM1和PWM2，它们相位相差2"rrln，(n是并纹波幅值的效果都不明显，而占空比居中(接近于联的单元数量)，可以减小输出电容的纹波电流。0．5)的时候，降低纹波幅值的效果比较明显b·。1交错并联Buck变换器2交错并联Buck变换器数学模型电感电流连续，由Buck变换器电路工作过程在驱动两相交错并联Buck变换器开关的驱动可知，当开关Q导通的时候，滤波电感电流上升，当脉冲PWM信号电路见图2。开关Q关断的时候，滤波电感电流下降。图2中PWM1信号驱动第1个Buck变换器，UiU~DTAI：．PWM2信号驱动第2个Buck变

5、换器。PWM1和pLPWM2共有4个工作模式。在模式1时，PWM1和△Ido=(1_PWM2均为高电平，模式1持续的时间为d；在模在1个周期内式2时，PWM1为高电平，PWM2为低电平，模式2AI=AId。的持续时间为d。模式3与模式1类似，即PWM1则单个Buck模块滤波电感电流变化量为：和PWM2均为高电平，持续时间为d。；最后在模式，，4时，PWM1为低电平，PWM2为高电平，持续时间=(1一为d。炼油l}．j化IREFININGANDCHEMICAIINDUSTRY第25卷dl输出电压1IllS时输出电乐稳定并实现了输出一．．一．-

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7、一d4一电压无静差的要求，输出电压动态响应比较快，过曲I一一_l一一_l0llll冲电压为6-3v，超调量为5％，满足设计要求。圣IIII是l输滤波电感．和，

8、总的电流波形见冈4。餐l00一c一一0I00oc一4滤波电感厶和输电流波肜从图4可以看，交错并联变换器T作在CCM导通模式下，电感和电流之间的相位差为180。，而频率均与开关频率相同。电感电流纹波均为18mA左右。在稳态情况下，电感，J。和L!电流之和等于输电容充电电流与负载电流平均电流之和。】，

9、交错并联Buck变换器输电压被采样网络检其中A=1测，经过误差放大器放大得

10、到误差信号，误差信号L1与PWM调制器比较产生PWM调制信号，该信号实尺C时调节占空比，从而保持输电压6V的稳定。当输入电源发生扰动时，输电爪的仿真波形见图5。B=C=[001]D：0电压调整率：=VD3变换器仿真研究建立PSP1CE两相交错并联Buck变换器的仿真电路。仿真参数为：输入电源电压10V，输出电图5抵抗输入电源扰动为6V，滤波电感L：10mH和L=10mH，滤波电容C=10uf，负载电阻R=10Q。输出电压仿输入电源电压在2．5ms时从10V阶跃到20V，真波形见冈3。从仿真波形可以看出，交错并联Buck变换器具有抵抗输入电源

11、扰动的能力，在2．5IllS输出电压没有比较大的过冲，平均值稳定在6V，实现_r输出电压稳态无静差的要求。当负载发生扰动时，仿真波形见图6。负载扰动在2．5ms从10n阶跃变化到